(57)【要約】      （修正有）【課題】基板上に形成する薄膜の膜厚の均一性を向上させる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板１０１が収容されるインナチューブ２０４と、インナチューブ２０４を取り囲むアウタチューブ２０３と、インナチューブ２０４内に配設されたガスノズル２３３ａ，ｂと、ガスノズル２３３ａ，ｂに開設されたガス噴出口２４８ａ，ｂと、ガスノズル２３３ａ，ｂを介してインナチューブ２０４内にガスを供給するガス供給ユニットと、インナチューブ２０４の側壁に開設されたガス排気口２０４ａ，ｂと、アウタチューブ２０３とインナチューブ２０４とに挟まれる空間を排気してガス噴出口２４８ａ，ｂからガス排気口２０４ａ，ｂへと向かうガス流をインナチューブ２０４内に生成する排気ユニットとを備え、基板の外縁とガス排気口２０４ａ，ｂとの間の距離が、ガス噴出口２４８ａ，ｂとの間の距離よりも長くなるようにインナチューブ２０４の側壁が構成されている。【選択図】図２
2010050439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が収容されるインナチューブと、
前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、
前記インナチューブ内に配設されたガスノズルと、
前記ガスノズルに開設されたガス噴出口と、
前記ガスノズルを介して前記インナチューブ内にガスを供給するガス供給ユニットと、
前記インナチューブの側壁に開設されたガス排気口と、
前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、を備え、
前記基板の外縁と前記ガス排気口との間の距離が、前記基板の外縁と前記ガス噴出口との間の距離よりも長くなるように、前記インナチューブの側壁が構成されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記インナチューブ内にガスを供給する際に、前記インナチューブ内の圧力が１０Ｐａ以上７００Ｐａ以下となるように、前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットを制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
基板が収容されるインナチューブと、
前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、
前記インナチューブ内に配設された複数本のガスノズルと、
前記複数本のガスノズルにそれぞれ開設されたガス噴出口と、
前記複数本のガスノズルを介して前記インナチューブ内にガスを供給するガス供給ユニットと、
前記インナチューブの側壁であって前記基板を挟んで前記複数本のガスノズルと対向する位置に設けられたガス排気部と、
前記ガス排気部の側壁に開設されたガス排気口と、
前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、を備え、
前記基板の外縁と前記ガス排気口との距離が、前記基板の外縁と前記ガス噴出口との間の距離よりも長くなるように、前記ガス排気部の側壁が構成されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
前記ガス排気部の側壁の幅が前記複数本のガスノズルにおける両端のガスノズル間の幅よりも広くなるように、前記ガス排気部の側壁が構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
複数枚の基板が水平姿勢で積層された状態で収容されるインナチューブと、
前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、
前記インナチューブ内に前記基板が積層される方向に沿ってそれぞれ配設される第１のガスノズル及び第２のガスノズルと、
前記第１のガスノズル及び前記第２のガスノズルのそれぞれに前記基板が積層される方向に沿って開設された複数個のガス噴出口と、
前記第１のガスノズルを介して前記インナチューブ内に第１の原料ガスを供給し、前記第２のガスノズルを介して前記インナチューブ内に第２の原料ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記インナチューブの側壁であって前記基板を挟んで前記ガス噴出口と対向する位置に開設されたガス排気口と、
前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、
少なくとも２種類のガスを互いに混合させずに前記インナチューブ内に交互に供給するように前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットを制御する制御部と、を備え、
前記基板の外縁と前記ガス排気口との間の距離が、前記基板の外縁と前記ガス噴出口との間の距離よりも長くなるように、前記インナチューブの側壁が構成されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＤＲＡＭ等の半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に薄膜を形成する基板処理工程が実施されてきた。かかる基板処理工程は、基板が収容されるインナチューブと、インナチューブを取り囲むアウタチューブと、インナチューブ内にガスを供給するガス供給ユニットと、アウタチューブとインナチューブとに挟まれる空間を排気してインナチューブ内にガス流を生成する排気ユニットと、を備えた基板処理装置により実施されてきた。そして、基板を水平姿勢で回転させつつ、水平方向から基板にガスを供給することにより、基板上に薄膜を形成していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の基板処理装置を用いると、形成される薄膜の膜厚が基板の外縁部で厚くなり、基板の中央部では薄くなってしまう場合があった。
【０００４】
本発明は、基板上に形成する薄膜の膜厚の均一性を向上させることが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、基板が収容されるインナチューブと、前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、前記インナチューブ内に配設されたガスノズルと、前記ガスノズルに開設されたガス噴出口と、前記ガスノズルを介して前記インナチューブ内にガスを供給するガス供給ユニットと、前記インナチューブの側壁に開設されたガス排気口と、前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、を備え、前記基板の外縁と前記ガス排気口との間の距離が、前記基板の外縁と前記ガス噴出口との間の距離よりも長くなるように、前記インナチューブの側壁が構成されている基板処理装置が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、基板が収容されるインナチューブと、前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、前記インナチューブ内に配設された複数本のガスノズルと、前記複数本のガスノズルにそれぞれ開設されたガス噴出口と、前記複数本のガスノズルを介して前記インナチューブ内にガスを供給するガス供給ユニットと、前記インナチューブの側壁であって前記基板を挟んで前記複数本のガスノズルと対向する位置に設けられたガス排気部と、前記ガス排気部の側壁に開設されたガス排気口と、前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、を備え、前記基板の外縁と前記ガス排気口との距離が、前記基板の外縁と前記ガス噴出口との間の距離よりも長くなるように、前記ガス排気部の側壁が構成されている基板処理装置が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、複数枚の基板が水平姿勢で積層された状態で収容されるインナチューブと、前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、前記インナチューブ内に前記基板が積層される方向に沿ってそれぞれ配設される第１のガスノズル及び第２のガスノズルと、前記第１のガスノズル及び前記第２のガスノズルのそれぞれに前記基板が積層される方向に沿って開設された複数個のガス噴出口と、前記第１のガスノズルを介し
て前記インナチューブ内に第１の原料ガスを供給し、前記第２のガスノズルを介して前記インナチューブ内に第２の原料ガスを供給するガス供給ユニットと、前記インナチューブの側壁であって前記基板を挟んで前記ガス噴出口と対向する位置に開設されたガス排気口と、前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、少なくとも２種類のガスを互いに混合させずに前記インナチューブ内に交互に供給するように前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットを制御する制御部と、を備え、前記基板の外縁と前記ガス排気口との間の距離が、前記基板の外縁と前記ガス噴出口との間の距離よりも長くなるように、前記インナチューブの側壁が構成されている基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる基板処理装置によれば、基板上に形成する薄膜の膜厚の均一性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。
【図３】本発明の一の実施形態にかかる基板処理装置が備えるインナチューブの斜視図であり、ガス排気口が穴形状である場合を示している。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備えるインナチューブの斜視図であり、ガス排気口がスリット形状である場合を示している。
【図５】本発明の一の実施形態にかかる基板処理装置が備えるプロセスチューブの横断面図であり、インナチューブに予備室が設けられている場合を示している。
【図６】本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備えるプロセスチューブの横断面図であり、インナチューブに予備室が設けられていない場合を示している。
【図７】本発明の一実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる基板処理工程におけるガス供給のシーケンス図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる基板処理工程の処理条件を例示する表図である。
【図１０】ウエハ上に形成された薄膜の膜厚分布の測定結果を示すグラフ図であり、○印は実施例１を、■印は比較例１をそれぞれ示している。
【図１１】ウエハ上に形成された薄膜の膜厚分布を等高線で示す概略図であり、（ａ）は本発明の実施例１を、（ｂ）は本発明の実施例２を、（ｃ）は比較例１を、（ｄ）は比較例２をそれぞれ示している。
【図１２】インナチューブ内のガス流速分布のシミュレーション条件を示す概略図である。
【図１３】（ａ）はウエハの外縁とガス排気口との間の距離を短くした時のインナチューブ内のガス流速分布のシミュレーション結果を示し、（ｂ）はウエハの外縁とガス排気口との間の距離を長くした時のインナチューブ内のガス流速分布のシミュレーション結果を示している。
【図１４】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備えるプロセスチューブ内に生成されるガス流を例示する模式図である。
【図１５】従来の基板処理装置が備える処理炉の横断面図である。
【図１６】本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備えるインナチューブの側面図である。
【図１７】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備えるインナチューブの変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上述したように、従来の基板処理装置を用いると、形成される薄膜の膜厚が基板の外縁部で厚くなり、基板の中央部では薄くなってしまう場合があった。
【００１１】
図１５に、従来の基板処理装置の備える処理炉１の横断面図を示す。処理炉１は、基板としてウエハ２００が収容されるインナチューブ２と、インナチューブ２を取り囲むアウタチューブ３と、インナチューブ２内に配設された一対のガスノズル２２と、一対のガスノズル２２にそれぞれ開設されたガス噴出口２２ａと、インナチューブ２の側壁であってウエハ２００を挟んでガス噴出口２２ａと対向する位置に開設されたガス排気口２５ａと、アウタチューブ３とインナチューブ２とに挟まれる空間を排気する排気ユニット７と、を備えていた。そして、ウエハ２００を水平姿勢で回転させつつ、ガス噴出口２２ａからインナチューブ２内にガスを供給し、アウタチューブ３とインナチューブ２とに挟まれる空間を排気ユニット７により排気してガス噴出口２２ａからガス排気口２５ａへと向かう水平方向のガス流１０をインナチューブ２内に生成することにより、ウエハ２００に水平方向からガスを供給して薄膜を形成していた（サイドフロー／サイドベント方式）。
【００１２】
発明者等は、膜厚の均一性を低下させる要因について鋭意研究を行った。その結果、発明者等は、従来の基板処理装置では、ガス排気口周辺のガス流の速度がウエハ面内におけるガス流の速度に比べて増大しており、ガス流の速度が増大している領域がウエハ面上にかかってしまったり、ウエハに近すぎたりすることが、膜厚の均一性を低下させる一要因であるとの知見を得た。さらに、発明者等は、ウエハの外縁とガス排気口との間の距離を従来よりも長くすることで、ガス流の速度が増大している領域をウエハから遠ざけ、ウエハ上におけるガス流の速度を均一化させ、膜厚の均一性を向上させることが可能であるとの知見を得た。
【００１３】
以下に、発明者等が行ったインナチューブ内のガス流の速度分布に関するシミュレーション結果について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。
【００１４】
図１２は、インナチューブ内のガス流速分布のシミュレーション条件を示す概略図である。本シミュレーションでは、インナチューブ内の一端に配置された４箇所のガス噴出口（図中の１〜４で示す）から、窒素（Ｎ２）ガス（１０ｓｌｍ）、Ｎ２ガス（８ｓｌｍ）とＴＥＭＡＺｒ（Ｔｅｔｒａｋｉｓ  Ｅｔｈｙｌ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ａｍｉｎｏ  Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ）を気化させたＴＥＭＡＺｒガス（０．３５ｇ／ｍｉｎ）との混合ガス、Ｎ２ガス（１ｓｌｍ）、Ｎ２ガス（１０ｓｌｍ）をそれぞれ供給することとした。そして、インナチューブの他端であってウエハを挟んで前記ガス噴出口と対向する位置に形成されたガス排気口から、インナチューブ内の雰囲気を排気することとした。なお、インナチューブの外側（Ｏｕｔｌｅｔ）の圧力は２００Ｐａとし、インナチューブ内の温度を２２０℃とした。そして、本シミュレーションにおいては、インナチューブ内に収容されたウエハの外縁とガス排気口との間の距離Ｌを変化させて、インナチューブ内のガス流の流速分布を計算した。
【００１５】
図１３（ａ）はウエハの外縁とガス排気口との間の距離を短くした時のインナチューブ内のガス流速分布のシミュレーション結果を示しており、図１３（ｂ）はウエハの外縁とガス排気口との間の距離を長くした時のインナチューブ内のガス流速分布のシミュレーション結果を示している。図１３（ａ），（ｂ）ともにウエハ２００を回転させていない。図１３（ａ）においては、ガス流の速度が増大しているガス排気口周辺の領域がウエハ面内にかかってしまっていることが分かる。発明者等の知見によれば、かかる場合には、ウエハ面内におけるガスの流量や濃度が不均一になってしまい、膜厚の均一性を低下させてしまう要因になり得るものと考えられる。これに対して、図１３（ｂ）によれば、ウエハ
の外縁とガス排気口との間の距離を長く確保することにより、ガス流の速度が増大している領域をウエハから遠ざけ、ウエハ上におけるガス流の速度を均一化できることが分かる。すなわち、ウエハの外縁とガス排気口との間の距離を長く確保することにより、ウエハ面内におけるガスの流量や濃度を均一化させ、膜厚の均一性を向上させることが可能となるのである。本発明は、発明者等が得たかかる知見をもとになされた発明である。
【００１６】
＜本発明の一実施形態＞
以下に本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。図２は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。図３は、本発明の一の実施形態にかかる基板処理装置が備えるインナチューブの斜視図であり、ガス排気口が穴形状である場合を示している。図５は、本発明の一の実施形態にかかる基板処理装置が備えるプロセスチューブの横断面図であり、インナチューブに予備室が設けられている場合を示している。図７は、本発明の一実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。図８は、本発明の一実施形態にかかる基板処理工程におけるガス供給のシーケンス図である。図９は、本発明の一実施形態にかかる基板処理工程の処理条件を例示する表図である。図１４は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備えるプロセスチューブ内に生成されるガス流を例示する模式図である。
【００１８】
（１）基板処理装置の構成
まず、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置１０１の構成例について、図１を用いて説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態にかかる基板処理装置１０１は筐体１１１を備えている。シリコン等からなるウエハ（基板）２００を筐体１１１内外へ搬送するには、複数のウエハ２００を収納するウエハキャリア（基板収納容器）としてのカセット１１０が使用される。筐体１１１内側の前方（図中の右側）には、カセットステージ（基板収納容器受渡し台）１１４が設けられている。カセット１１０は、図示しない工程内搬送装置によってカセットステージ１１４上に載置され、また、カセットステージ１１４上から筐体１１１外へ搬出されるように構成されている。
【００２０】
カセット１１０は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させ、カセット１１０内のウエハ２００を水平姿勢とさせ、カセット１１０のウエハ出し入れ口を筐体１１１内の後方を向かせることが可能なように構成されている。
【００２１】
筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収納容器載置棚）１０５が設置されている。カセット棚１０５には、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０が保管されるように構成されている。カセット棚１０５には、後述するウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。また、カセットステージ１１４の上方には、予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。
【００２２】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収納容器搬送装置）１１８が設けられている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収納容器昇降機構）１１８ａと、カセット１１０を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収納
容器搬送機構）１１８ｂと、を備えている。これらカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連携動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、予備カセット棚１０７、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
【００２３】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設けられている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、を備えている。なお、ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用治具）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連携動作により、ウエハ２００を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして後述するボート（基板保持具）２１７へ装填（チャージング）したり、ウエハ２００をボート２１７から脱装（ディスチャージング）して移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりするように構成されている。
【００２４】
筐体１１１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端には開口（炉口）が設けられ、かかる開口は炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。なお、処理炉２０２の構成については後述する。
【００２５】
処理炉２０２の下方には、ボート２１７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送する昇降機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が設けられている。アーム１２８上には、ボート２１７を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が上昇したときに処理炉２０２の下端を気密に閉塞する蓋体としての円盤状のシールキャップ２１９が水平姿勢で設けられている。
【００２６】
ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウエハ２００を、水平姿勢で、かつその中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に保持するように構成されている。ボート２１７の詳細な構成については後述する。
【００２７】
カセット棚１０５の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ａが設けられている。クリーンユニット１３４ａは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
【００２８】
また、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびボートエレベータ１１５側と反対側である筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット（図示せず）が設置されている。図示しない前記クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａ及びボート２１７の周囲を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるように構成されている。
【００２９】
（２）基板処理装置の動作
次に、本実施形態にかかる基板処理装置１０１の動作について説明する。
【００３０】
まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、ウエハ２００が垂直姿勢となりカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させられる。その結果、カセット１１０内のウエハ２００は水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口は筐体１１１内の後
方を向く。
【００３１】
カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡されて一時的に保管された後、カセット棚１０５又は予備カセット棚１０７から移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。
【００３２】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、ウエハ出し入れ口を通じてカセット１１０からピックアップされ、ウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作によって移載室１２４の後方にあるボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載機構１２５は、カセット１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。
【００３３】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端が、炉口シャッタ１４７によって開放される。続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、ウエハ２００群を保持したボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）される。ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後は、ウエハ２００およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で筐体１１１の外部へ払出される。
【００３４】
（３）処理炉の構成
続いて、本発明の一実施形態にかかる処理炉２０２の構成について、図２、図３、図５を参照しながら説明する。
【００３５】
（処理室）
本発明の一実施形態にかかる処理炉２０２は、反応管としてのプロセスチューブ２０５と、マニホールド２０９とを備えている。プロセスチューブ２０５は、基板としてのウエハ２００が収容されるインナチューブ２０４と、インナチューブ２０４を取り囲むアウタチューブ２０３と、から構成される。インナチューブ２０４及びアウタチューブ２０３は、それぞれ例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料から構成され、上端が閉塞され、下端が開放された円筒形状となっている。マニホールド２０９は、例えばＳＵＳ等の金属材料から構成され、上端及び下端が開放された円筒形状となっている。インナチューブ２０４及びアウタチューブ２０３は、マニホールド２０９により下端側から縦向きに支持されている。インナチューブ２０４、アウタチューブ２０３、及びマニホールド２０９は、互いに同心円状に配置されている。マニホールド２０９の下端（炉口）は、上述したボートエレベータ１１５が上昇した際に、シールキャップ２１９により気密に封止されるように構成されている。マニホールド２０９の下端とシールキャップ２１９との間には、インナチューブ２０４内を気密に封止するＯリングなどの封止部材（図示しない）が設けられている。
【００３６】
インナチューブ２０４の内部にはウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。インナチューブ２０４内（処理室２０１内）には基板保持具としてのボート２１７が下方から挿入されるように構成されている。インナチューブ２０４及びマニホールド２０９の内径は、ウエハ２００を装填したボート２１７の最大外形よりも大きくなるように構成されている。
【００３７】
ボート２１７は、上下で一対の端板２１７ｃと、一対の端板２１７ｃの間に垂直に架設された複数本（例えば３本）の支柱２１７ａと、を備えている。端板２１７ｃ及び支柱２
１７ａは、石英や炭化珪素等の耐熱性を有する非金属材料から構成されている。各支柱２１７ａには、複数の保持溝２１７ｂが、支柱２１７ａの長手方向に沿って等間隔に配列するようにそれぞれ形成されている。各支柱２１７ａは、各支柱２１７ａに形成された保持溝２１７ｂが互いに対向するようにそれぞれ配置されている。各保持溝２１７ｂにウエハ２００の外周部を挿入することにより、複数枚（例えば７５枚から１００枚）のウエハ２００が、略水平姿勢で所定の隙間（基板ピッチ間隔）をもって多段に保持されるように構成されている。ボート２１７は、熱伝導を遮断する断熱キャップ２１８上に搭載されている。断熱キャップ２１８は、回転軸２５５により下方から支持されている。回転軸２５５は、インナチューブ２０４内の気密を保持しつつ、シールキャップ２１９の中心部を貫通するように設けられている。シールキャップ２１９の下方には、回転軸２５５を回転させる回転機構２６７が設けられている。回転機構２６７により回転軸２５５を回転させることにより、インナチューブ２０４内の気密を保持したまま、複数枚のウエハ２００を搭載したボート２１７を回転させることが出来るように構成されている。
【００３８】
プロセスチューブ２０５（アウタチューブ２０３）の外周には、プロセスチューブ２０５と同心円状に加熱機構としてのヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７の外周部及び上端には、断熱材２０７ａが設けられている。
【００３９】
（予備室及びガスノズル）
インナチューブ２０４の側壁には、ウエハ２００が積載される方向（鉛直方向）に沿って、インナチューブ２０４の側壁よりもインナチューブ２０４の径方向外側（アウタチューブ２０３の側壁側）に突出した予備室２０１ａが設けられている。予備室２０１ａと処理室２０１との間には隔壁が設けられておらず、予備室２０１ａ内と処理室２０１内とはガスの流通が可能なように連通している。
【００４０】
予備室２０１ａ内には、第１のガスノズルとしての気化ガスノズル２３３ａと、第２のガスノズルとしての反応ガスノズル２３３ｂとが、インナチューブ２０４の周方向に沿ってそれぞれ配設されている。気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂは、垂直部と水平部とを有するＬ字形状にそれぞれ構成されている。気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂの垂直部は、ウエハ２００が積層される方向に沿って、予備室２０１ａ内にそれぞれ配設（延在）されている。気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂの水平部は、マニホールド２０９の側壁を貫通するようにそれぞれ設けられている。
【００４１】
気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂの垂直部側面には、気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂが、ウエハ２００が積層される方向（鉛直方向）に沿ってそれぞれ複数個ずつ開設されている。従って、気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂは、インナチューブ２０４の側壁よりもインナチューブ２０４の径方向外側に突出した位置に開設されている。なお、気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂは、複数枚のウエハ２００のそれぞれに対応する位置（高さ位置）に開設されている。また、気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂの開口径は、インナチューブ２０４内のガスの流量分布や速度分布を適正化するように適宜調整することができ、下部から上部にわたって同一としてもよく、下部から上部にわたって徐々に大きくしてもよい。
【００４２】
（気化ガス供給ユニット）
マニホールド２０９の側壁から突出した気化ガスノズル２３３ａの水平端（上流側）には、気化ガス供給管２４０ａが接続されている。気化ガス供給管２４０ａの上流側には、
液体原料を気化して第１の原料ガスとしての気化ガスを生成する気化器２６０が接続されている。気化ガス供給管２４０ａには開閉バルブ２４１ａが設けられている。開閉バルブ２４１ａを開けることにより、気化器２６０内にて生成された気化ガスが、気化ガスノズル２３３ａを介してインナチューブ２０４内へ供給されるように構成されている。
【００４３】
気化器２６０の上流側には、気化器２６０内に液体原料を供給する液体原料供給管２４０ｃの下流側と、気化器２６０内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管２４０ｆの下流側と、がそれぞれ接続されている。
【００４４】
液体原料供給管２４０ｃの上流側は、例えばＴＥＭＡＺｒ等の液体原料を貯留する液体原料供給タンク２６６に接続されている。液体原料供給管２４０ｃの上流側は、液体原料供給タンク２６６内に貯留された液体原料内に浸されている。液体原料供給管２４０ｃには、上流側から順に、開閉バルブ２４３ｃ、液体流量コントローラ（ＬＭＦＣ）２４２ｃ、開閉バルブ２４１ｃが設けられている。液体原料供給タンク２６６の上面部には、Ｎ２ガス等の不活性ガスを供給する圧送ガス供給管２４０ｄの下流側が接続されている。圧送ガス供給管２４０ｄの上流側は、圧送ガスとしてのＨｅガス等の不活性ガスを供給する図示しない圧送ガス供給源に接続されている。圧送ガス供給管２４０ｄには、開閉バルブ２４１ｄが設けられている。開閉バルブ２４１ｄを開けることにより液体原料供給タンク２６６内に圧送ガスが供給され、さらに開閉バルブ２４３ｃ、開閉バルブ２４１ｃを開けることにより、液体原料供給タンク２６６内の液体原料が気化器２６０内へと圧送（供給）され、気化器２６０内にてＴＥＭＡＺｒガス等の気化ガスが生成されるように構成されている。なお、気化器２６０内へ供給される液体原料の供給流量（すなわち、気化器２６０内で生成されインナチューブ２０４内へ供給される気化ガスの流量）は、液体流量コントローラ２４２ｃによって制御可能なように構成されている。
【００４５】
キャリアガス供給管２４０ｆの上流側は、Ｎ２ガス等の不活性ガス（キャリアガス）を供給する図示しないキャリアガス供給源に接続されている。キャリアガス供給管２４０ｆには、上流から順に、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｆ、開閉バルブ２４１ｆが設けられている。開閉バルブ２４１ｆ及び開閉バルブ２４１ａを開けることにより気化器２６０内にキャリアガスが供給され、気化器２６０内で生成された気化ガスとキャリアガスとの混合ガスが気化ガス供給管２４０ａ及び気化ガスノズル２３３ａを介してインナチューブ２０４内に供給されるように構成されている。キャリアガスを気化器２６０内に供給することにより、気化器２６０内からの気化ガスの排出及びインナチューブ２０４内への気化ガスの供給を促すことが可能となる。気化器２６０内へのキャリアガスの供給流量（すなわち、インナチューブ２０４内へのキャリアガスの供給流量）は、流量コントローラ２４２ｆによって制御可能なように構成されている。
【００４６】
主に、気化ガス供給管２４０ａ、気化器２６０、開閉バルブ２４１ａ、液体原料供給管２４０ｃ、開閉バルブ２４３ｃ、液体流量コントローラ２４２ｃ、開閉バルブ２４１ｃ、液体原料供給タンク２６６、圧送ガス供給管２４０ｄ、図示しない圧送ガス供給源、開閉バルブ２４１ｄ、キャリアガス供給管２４０ｆ、図示しないキャリアガス供給源、流量コントローラ２４２ｆ、開閉バルブ２４１ｆにより、気化ガスノズル２３３ａを介してインナチューブ２０４内に気化ガスを供給する気化ガス供給ユニットが構成される。
【００４７】
（反応ガス供給ユニット）
マニホールド２０９の側壁から突出した反応ガスノズル２３３ｂの水平端（上流側）には、反応ガス供給管２４０ｂが接続されている。反応ガス供給管２４０ｂの上流側には、反応ガスとしてのオゾン（Ｏ３）ガス（酸化剤）を生成するオゾナイザ２７０が接続されている。反応ガス供給管２４０ｂには、上流から順に、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｂ、開閉バルブ２４１ｂが設けられている。オゾナイザ２７０には、酸素ガス供給管２
４０ｅの下流側が接続されている。酸素ガス供給管２４０ｅの上流側は、酸素（Ｏ２）ガスを供給する図示しない酸素ガス供給源に接続されている。酸素ガス供給管２４０ｅには開閉バルブ２４１ｅが設けられている。開閉バルブ２４１ｅを開けることによりオゾナイザ２７０に酸素ガスが供給され、開閉バルブ２４１ｂを開けることによりオゾナイザ２７０にて生成されオゾンガスが反応ガス供給管２４０ｂを介してインナチューブ２０４内へ供給されるように構成されている。なお、インナチューブ２０４内へのオゾンガスの供給流量は、流量コントローラ２４２ｂによって制御することが可能なように構成されている。
【００４８】
主に、反応ガス供給管２４０ｂ、オゾナイザ２７０、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｂ、開閉バルブ２４１ｂ、酸素ガス供給管２４０ｅ、図示しない酸素ガス供給源、開閉バルブ２４１ｅにより、反応ガスノズル２３３ｂを介してインナチューブ２０４内にオゾンガスを供給する反応ガス供給ユニットが構成される。
【００４９】
（ベント管）
気化ガス供給管２４０ａにおける気化器２６０と開閉バルブ２４１ａとの間には、気化ガスベント管２４０ｉの上流側が接続されている。気化ガスベント管２４０ｉの下流側は、後述する排気管２３１の下流側（後述するＡＰＣバルブ２３１ａと真空ポンプ２３１ｂとの間）に接続されている。気化ガスベント管２４０ｉには開閉バルブ２４１ｉが設けられている。開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けることにより、気化器２６０における気化ガスの生成を継続したまま、インナチューブ２０４内への気化ガスの供給を停止することが可能なように構成されている。気化ガスを安定して生成するには所定の時間を要するが、開閉バルブ２４１ａ、開閉バルブ２４１ｉの切り替え動作によって、インナチューブ２０４内への気化ガスの供給・停止をごく短時間で切り替えることが可能なように構成されている。
【００５０】
同様に、反応ガス供給管２４０ｂにおけるオゾナイザ２７０と流量コントローラ２４２ｂとの間には、反応ガスベント管２４０ｊの上流側が接続されている。反応ガスベント管２４０ｊの下流側は、排気管２３１の下流側（ＡＰＣバルブ２３１ａと真空ポンプ２３１ｂとの間）に接続されている。反応ガスベント管２４０ｊには、上流から順に、開閉バルブ２４１ｊ、オゾン除外装置２４２ｊが設けられている。開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊを開けることにより、オゾナイザ２７０によるオゾンガスの生成を継続したまま、インナチューブ２０４内へのオゾンガスの供給を停止することが可能なように構成されている。オゾンガスを安定して生成するには所定の時間を要するが、開閉バルブ２４１ｂ、開閉バルブ２４１ｊの切り替え動作によって、インナチューブ２０４内へのオゾンガスの供給・停止をごく短時間で切り替えることが可能なように構成されている。
【００５１】
（不活性ガス供給管）
気化ガス供給管２４０ａにおける開閉バルブ２４１ａの下流側には、第１不活性ガス供給管２４０ｇの下流側が接続されている。第１不活性ガス供給管２４０ｇには、上流側から順に、Ｎ２ガス等の不活性ガスを供給する図示しない不活性ガス供給源、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｇ、開閉バルブ２４１ｇが設けられている。同様に、反応ガス供給管２４０ｂにおける開閉バルブ２４１ｂの下流側には、第２不活性ガス供給管２４０ｈの下流側が接続されている。第２不活性ガス供給管２４０ｈには、上流側から順に、Ｎ２ガス等の不活性ガスを供給する図示しない不活性ガス供給源、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｈ、開閉バルブ２４１ｈが設けられている。
【００５２】
第１不活性ガス供給管２４０ｇ及び第２不活性ガス供給管２４０ｈからの不活性ガスは、キャリアガスとして機能したり、パージガスとして機能したりするように構成されている。
【００５３】
例えば、開閉バルブ２４１ｉを閉め、開閉バルブ２４１ａ及び開閉バルブ２４１ｇを開けることにより、気化器２６０からのガス（気化ガスとキャリアガスとの混合ガス）を、第１不活性ガス供給管２４０ｇからの不活性ガス（キャリアガス）により希釈しながらインナチューブ２０４内に供給することが可能なように構成されている。同様に、開閉バルブ２４１ｊを閉め、開閉バルブ２４１ｂ及び開閉バルブ２４１ｈを開けることにより、オゾナイザ２７０からの反応ガスを、第２不活性ガス供給管２４０ｈからの不活性ガス（キャリアガス）により希釈しながらインナチューブ２０４内に供給することが可能なように構成されている。
【００５４】
なお、ガスの希釈は予備室２０１ａ内で行うこともできる。すなわち、開閉バルブ２４１ｉを閉め、開閉バルブ２４１ａ及び開閉バルブ２４１ｈを開けることにより、気化器２６０からのガス（気化ガスとキャリアガスとの混合ガス）を、第２不活性ガス供給管２４０ｈからの不活性ガス（キャリアガス）により予備室２０１ａ内で希釈しながらインナチューブ２０４内に供給することが可能なように構成されている。同様に、開閉バルブ２４１ｊを閉め、開閉バルブ２４１ｂ及び開閉バルブ２４１ｇを開けることにより、オゾナイザ２７０からのオゾンガスを、第１不活性ガス供給管２４０ｇからの不活性ガス（キャリアガス）により予備室２０１ａ内で希釈しながらインナチューブ２０４内に供給することが可能なように構成されている。
【００５５】
また、開閉バルブ２４１ａを閉めて開閉バルブ２４１ｉを開けることにより、気化器２６０による気化ガスの生成を継続したままインナチューブ２０４内への気化ガスの供給を停止すると共に、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを開けることにより、第１不活性ガス供給管２４０ｇ及び第２不活性ガス供給管２４０ｈからの不活性ガス（パージガス）をインナチューブ２０４内へ供給することが可能なように構成されている。同様に、開閉バルブ２４１ｂを閉めて開閉バルブ２４１ｊを開けることにより、オゾナイザ２７０によるオゾンガスの生成を継続したままインナチューブ２０４内へのオゾンガスの供給を停止すると共に、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを開けることにより、第１不活性ガス供給管２４０ｇ及び第２不活性ガス供給管２４０ｈからの不活性ガス（パージガス）をインナチューブ２０４内へ供給することが可能なように構成されている。このように、インナチューブ２０４内へ不活性ガス（パージガス）を供給することにより、インナチューブ２０４内からの気化ガスあるいはオゾンガスの排出が促される。
【００５６】
（ガス排気部及びガス排気口）
インナチューブ２０４の側壁には、ウエハ２００が積載される方向に沿って、インナチューブ２０４の側壁の一部を構成するガス排気部２０４ｂが設けられている。ガス排気部２０４ｂは、インナチューブ２０４内に収容されたウエハ２００を挟んで、インナチューブ２０４内に配設された複数本のガスノズルと対向する位置に設けられている。また、インナチューブ２０４の周方向におけるガス排気部２０４ｂの幅は、インナチューブ２０４内に配設された複数本のガスノズルにおける両端のガスノズル間の幅よりも広くなるように構成されている。本実施形態において、ガス排気部２０４ｂは、ウエハ２００を挟んで気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂと対向する位置（気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂと１８０度反対側の位置）に設けられている。また、インナチューブ２０４の周方向におけるガス排気部２０４ｂの幅は、気化ガスノズル２３３ａと反応ガスノズル２３３ｂとの間の距離よりも広くなるように構成されている。
【００５７】
ガス排気部２０４ｂの側壁にはガス排気口２０４ａが開設されている。ガス排気口２０４ａは、ウエハ２００を挟んで気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂと対向する位置（例えば、気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂと約１８０度反対側の位置）に開設されている。本実施形態にかかるガス排気口２０４ａは、穴形状で
あって、複数枚のウエハ２００のそれぞれに対応する位置（高さ位置）に開設されている。従って、アウタチューブ２０３とインナチューブ２０４とに挟まれる空間２０３ａは、ガス排気口２０４ａを介してインナチューブ２０４内の空間に連通することになる。なお、ガス排気口２０４ａの穴径は、インナチューブ２０４内のガスの流量分布や速度分布を適正化するように適宜調整することができ、例えば、下部から上部にわたって同一としてもよく、下部から上部にわたって徐々に大きくしてもよい。
【００５８】
なお、図５に横断面図を示すように、インナチューブ２０４の側壁は、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２が、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁と気化ガス噴出口２４８ａとの間の距離Ｌ１よりも長くなるように構成されている。また同様に、インナチューブ２０４の側壁は、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２が、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁と反応ガス噴出口２４８ｂとの間の距離Ｌ１よりも長くなるように構成されている。
【００５９】
また、インナチューブ２０４の側壁は、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２が、ガス排気口２０４ａが開設されていないインナチューブ２０４の側壁（ガス排気部２０４ｂとして構成されていないインナチューブ２０４の側壁。以後「第２の部位」とも呼ぶ）とインナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁との間の距離Ｌ３よりも長くなるように構成されている。また、インナチューブ２０４の側壁は、ガス排気口２０４ａが開設されているインナチューブ２０４の側壁（ガス排気部２０４ｂとして構成されたインナチューブ２０４の側壁。以後「第１の部位」とも呼ぶ）とインナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁との間の距離が、「第２の部位」とインナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁との間の距離Ｌ３よりも長くなるように構成されている。また、インナチューブ２０４の側壁は、「第１の部位」の曲率半径が「第２の部位」の曲率半径よりも小さくなるように構成されている。また、インナチューブ２０４の側壁は、「第１の部位」が「第２の部位」よりもインナチューブ２０４の径方向外側（アウタチューブ２０３側）に突出するように構成されている。
【００６０】
なお、ガス排気部２０４ｂを構成するインナチューブ２０４の側壁（「第１の部位」）に角部が存在すると、角部周辺等においてガスが渦を巻いてしまう場合があるため、ガス排気部２０４ｂ内壁の形状は滑らかにすることが好ましい。但し、インナチューブ２０４の水平断面を楕円形状とすることによりガス排気部２０４ｂを形成すると、ガス排気部２０４ｂとして構成されていないインナチューブ２０４の側壁（「第２の部位」）とウエハ２００の外縁との間の距離Ｌ３が大きくなってしまう場合がある。そして、ウエハ２００に対して水平方向からガスを供給するというサイドフロー／サイドベント方式の効果が減少してしまう場合がある。従って、ウエハ２００間を流れるべきガスがインナチューブ２０４の内壁（「第２の部位」の内壁）とウエハ２００の外縁との間との間に流れてしまうことがないように、ガス排気部２０４ｂの幅や形状を設定することが好ましい。
【００６１】
また、ガス排気部２０４ｂの下端の高さ位置は、処理室２０１内に搬入されるウエハ２００のうち最下端のウエハ２００の高さ位置に対応させることが好ましい。同様に、ガス排気部２０４ｂの上端の高さ位置は、処理室２０１内に搬入されるウエハ２００のうち最上端のウエハ２００の高さ位置に対応させることが好ましい。ウエハ２００の存在しない領域にまでガス排気部２０４ｂが設けられていると、ウエハ２００間を流れるべきガスがウエハ２００の存在しない領域に流れてしまい、上述のサイドフロー／サイドベント方式の効果が減少してしまう場合があるからである。図１７は、本実施形態に係るインナチューブ２０４の変形例であり、ガス排気部２０４ｂの天井部をインナチューブ２０４の天井部より低くした様子を示す概略図である。
【００６２】
（排気ユニット）
マニホールド２０９の側壁には排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、上流側から順に、圧力検出器としての圧力センサ２４５、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２３１ａ、真空排気装置としての真空ポンプ２３１ｂ、排気ガス中から有害成分を除去する除害設備２３１ｃが設けられている。真空ポンプ２３１ｂを作動させつつ、ＡＰＣバルブ２４２の開閉弁の開度を調整することにより、インナチューブ２０４内を所望の圧力とすることが可能なように構成されている。主に、排気管２３１、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２３１ａ、真空ポンプ２３１ｂ、除害設備２３１ｃにより、排気ユニットが構成される。
【００６３】
上述したように、アウタチューブ２０３とインナチューブ２０４とに挟まれる空間２０３ａは、ガス排気口２０４ａを介してインナチューブ２０４内の空間に連通している。そのため、気化ガスノズル２３３ａ或いは反応ガスノズル２３３ｂを介してインナチューブ２０４内にガスを供給しつつ、排気ユニットによりアウタチューブ２０３とインナチューブ２０４とに挟まれる空間２０３ａを排気することにより、気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂからガス排気口２０４ａへと向かう水平方向のガス流１０が、インナチューブ２０４内に生成される。かかる様子を図１４に示す。
【００６４】
（コントローラ）
制御部であるコントローラ２８０は、ヒータ２０７、ＡＰＣバルブ２３１ａ、真空ポンプ２３１ｂ、回転機構２６７、ボートエレベータ２１５、開閉バルブ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４３ｃ，２４１ｄ，２４１ｅ，２４１ｆ，２４１ｇ，２４１ｈ，２４１ｉ，２４１ｊ、液体流量コントローラ２４２ｃ、流量コントローラ２４２ｂ，２４２ｆ，２４２ｇ，２４２ｈ等にそれぞれ接続されている。コントローラ２８０により、ヒータ２０７の温度調整動作、ＡＰＣバルブ２３１ａの開閉及び圧力調整動作、真空ポンプ２３１ｂの起動・停止、回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ２１５の昇降動作、開閉バルブ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４３ｃ，２４１ｄ，２４１ｅ，２４１ｆ，２４１ｇ，２４１ｈ，２４１ｉ，２４１ｊの開閉動作、液体流量コントローラ２４２ｃ、流量コントローラ２４２ｂ，２４２ｆ，２４２ｇ，２４２ｈの流量調整等の制御が行われる。
【００６５】
なお、コントローラ２８０は、少なくとも２種類のガスを互いに混合させずにインナチューブ２０４内に交互に供給するように、ガス供給ユニット及び排気ユニットを制御する。そして、コントローラ２８０は、インナチューブ２０４内にガスを供給する際に、インナチューブ２０４内の圧力が１０Ｐａ以上７００Ｐａ以下となるように、ガス供給ユニット及び排気ユニットを制御する。具体的には、コントローラ２８０は、気化ガスをインナチューブ２０４内に供給する際に、インナチューブ２０４内の圧力が１０Ｐａ以上７００Ｐａ以下（好ましくは２５０Ｐａ）となるように、ガス供給ユニット及び排気ユニットを制御する。また、コントローラ２８０は、反応ガスをインナチューブ２０４内に供給する際に、インナチューブ２０４内の圧力が１０Ｐａ以上３００Ｐａ以下（好ましくは１００Ｐａ）となるように、ガス供給ユニット及び排気ユニットを制御する。かかる動作については後述する。
【００６６】
（４）基板処理工程
続いて、本発明の一実施形態としての基板処理工程について、図７〜図９を参照しながら説明する。なお、本実施形態は、気化ガスとしてＴＥＭＡＺｒガスを、反応ガスとしてオゾンガスを用い、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の中の１つであるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、ウエハ２００上に高誘電率膜（ＺｒＯ２膜）を成膜する方法であり、半導体装置の製造
工程の一工程として実施される。なお、以下の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
【００６７】
（基板搬入工程（Ｓ１０））
まず、複数枚のウエハ２００をボート２１７に装填（ウエハチャージ）する。そして、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７を、ボートエレベータ２１５によって持ち上げてインナチューブ２０４内に搬入（ボートローディング）する。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。なお、基板搬入工程（Ｓ１０）においては、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、インナチューブ２０４内にパージガスを供給し続けることが好ましい。
【００６８】
（減圧及び昇温工程（Ｓ２０））
続いて、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを閉め、インナチューブ２０４内（処理室２０１内）が所望の処理圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２３１ｂにより排気する。この際、圧力センサ２４５で測定した圧力に基づき、ＡＰＣバルブ２３１ａの開度をフィードバック制御する。また、ウエハ２００表面が所望の処理温度となるようにヒータ２０７への通電量を調整する。この際、温度センサが検出した温度情報に基づき、ヒータ２０７への通電具合をフィードバック制御する。そして、回転機構２６７により、ボート２１７及びウエハ２００を回転させる。
【００６９】
なお、減圧及び昇温工程（Ｓ２０）終了時の条件としては、例えば、
処理圧力：１０〜１０００Ｐａ、好ましくは５０Ｐａ、
処理温度：１８０〜２５０℃、好ましくは２２０℃
が例示される。
【００７０】
（成膜工程）
続いて、後述する気化ガス供給工程（Ｓ３１）〜パージ工程（Ｓ３４）を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、ウエハ２００上に所望の厚さの高誘電率膜（ＺｒＯ２膜）を形成する。図８に、気化ガス供給工程（Ｓ３１）〜パージ工程（Ｓ３４）の各工程におけるガスの供給シーケンスを例示する。
【００７１】
（気化ガス供給工程（Ｓ３１））
まず、開閉バルブ２４１ｄを開けて液体原料供給タンク２６６内に圧送ガスを供給する。そして、開閉バルブ２４３ｃ，２４１ｃを開け、液体原料としてのＴＥＭＡＺｒを液体原料供給タンク２６６内から気化器２６０内へと圧送（供給）し、気化器２６０内にてＴＥＭＡＺｒを気化させてＴＥＭＡＺｒガス（気化ガス）を生成する。また、開閉バルブ２４１ｆを開けて、気化器２６０内にＮ２ガス（キャリアガス）を供給する。ＴＥＭＡＺｒガスが安定して生成されるまでは、開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けて、ＴＥＭＡＺｒガスとＮ２ガスとの混合ガスを気化ガスベント管２４０ｉから排出しておく。
【００７２】
ＴＥＭＡＺｒガスが安定して生成されるようになったら、開閉バルブ２４１ｉを閉め、開閉バルブ２４１ａを開けて、ＴＥＭＡＺｒガスとＮ２ガスとの混合ガスを、気化ガスノズル２３３ａを介してインナチューブ２０４内へ供給する。この際、開閉バルブ２４１ｇを開け、気化器２６０からの混合ガスを、第１不活性ガス供給管２４０ｇからのＮ２ガス（キャリアガス）により希釈しながらインナチューブ２０４内に供給する。このとき、ＴＥＭＡＺｒガスの流量を例えば０．３５ｇ／ｍｉｎとし、キャリアガス供給管２４０ｆからのＮ２ガスの流量を例えば１ｓｌｍとし、第１不活性ガス供給管２４０ｇからのＮ２ガスの流量を例えば８ｓｌｍとする。
【００７３】
気化ガスノズル２３３ａからインナチューブ２０４内に供給された混合ガスは、図１４に示すように気化ガス噴出口２４８ａからガス排気口２０４ａへと向かう水平方向のガス流１０となり、排気管２３１から排気される。その際、積層された各ウエハ２００の表面にＴＥＭＡＺｒガスがそれぞれ供給され、各ウエハ２００上にＴＥＭＡＺｒガスのガス分子がそれぞれ吸着する。
【００７４】
所定時間（例えば１２０秒）継続した後、開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けて、ＴＥＭＡＺｒガスの生成を継続したままインナチューブ２０４内へのＴＥＭＡＺｒガスの供給を停止する。なお、開閉バルブ２４１ｆは開けたままとし、気化器２６０内へのＮ２ガスの供給は継続する。
【００７５】
（パージ工程（Ｓ３２））
続いて、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを開けて、インナチューブ２０４内にＮ２ガス（パージガス）を供給する。このとき、第１不活性ガス供給管２４０ｇからのＮ２ガスの流量を例えば５ｓｌｍとし、第２不活性ガス供給管２４０ｈからのＮ２ガスの流量を例えば４ｓｌｍとする。これにより、インナチューブ２０４内からのＴＥＭＡＺｒガスの排出が促される。所定時間（例えば２０秒）経過してインナチューブ２０４内の雰囲気がＮ２ガスに置換されたら、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを閉めてインナチューブ２０４内へのＮ２ガスの供給を停止する。そして、さらにインナチューブ２０４内を所定時間（例えば２０秒）排気する。
【００７６】
（反応ガス供給工程（Ｓ３３））
続いて、開閉バルブ２４１ｅを開けてオゾナイザ２７０に酸素ガスを供給し、反応ガスとしてのオゾンガス（酸化剤）を生成する。オゾンガスが安定して生成されるまでは、開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊを開けて、オゾンガスを反応ガスベント管２４０ｊから排出しておく。
【００７７】
オゾンガスが安定して生成されるようになったら、開閉バルブ２４１ｊを閉め、開閉バルブ２４１ｂを開けて、反応ガスノズル２３３ｂを介してインナチューブ２０４内へオゾンガスを供給する。この際、開閉バルブ２４１ｇを開け、反応ガスノズル２３３ｂからのオゾンガスを、第１不活性ガス供給管２４０ｇからのＮ２ガス（キャリアガス）により予備室２０１ａ内で希釈しながらインナチューブ２０４内に供給する。このとき、オゾンガスの流量を例えば６ｓｌｍ、第１不活性ガス供給管２４０ｇからのＮ２ガスの流量を例えば２ｓｌｍとする。
【００７８】
反応ガスノズル２３３ｂからインナチューブ２０４内に供給されたオゾンガスは、図１４に示すように反応ガス噴出口２４８ｂからガス排気口２０４ａへと向かう水平方向のガス流１０となり、排気管２３１から排気される。その際、積層された各ウエハ２００の表面にオゾンガスがそれぞれ供給され、ウエハ２００上に吸着しているＴＥＭＡＺｒガスのガス分子とオゾンガスとが化学反応し、ウエハ２００上に１原子層から数原子層の高誘電率膜（ＺｒＯ２膜）が生成される。
【００７９】
反応ガスの供給を所定時間継続したら、開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊを開けて、オゾンガスの生成を継続したままインナチューブ２０４内への反応ガスの供給を停止する。
【００８０】
（パージ工程（Ｓ３４））
続いて、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを開けて、インナチューブ２０４内にＮ２ガス（パージガス）を供給する。このとき、第１不活性ガス供給管２４０ｇ及び第２不活性ガス供給管２４０ｈからのＮ２ガスの流量をそれぞれ例えば４ｓｌｍとする。
これにより、インナチューブ２０４内からのオゾンガス及び反応生成物の排出が促される。所定時間（例えば１０秒）経過してインナチューブ２０４内の雰囲気がＮ２ガスに置換されたら、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを閉めてインナチューブ２０４内へのＮ２ガスの供給を停止する。そして、さらにインナチューブ２０４内を所定時間（例えば１５秒）排気する。
【００８１】
以後、気化ガス供給工程（Ｓ３１）〜パージ工程（Ｓ３４）を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、ＴＥＭＡＺｒガス及びオゾンガスを互いに混合させずにインナチューブ２０４内に交互に供給し、ウエハ２００上に所望の厚さの高誘電率膜（ＺｒＯ２膜）を形成する。なお、各工程の処理条件としては必ずしも上記に限定されず、例えば図９に示すような条件とすることができる。
【００８２】
＜気化ガス供給工程（Ｓ３１）の処理条件＞
処理圧力：１０〜７００Ｐａ、好ましくは２５０Ｐａ、
ＴＥＭＡＺｒガスの流量：０．０１〜０．３５ｇ／ｍｉｎ、好ましくは０．３ｇ／ｍｉｎ、
Ｎ２ガスの流量：０．１〜１．５ｓｌｍ、好ましくは１．０ｓｌｍ、
処理温度：１８０〜２５０℃、好ましくは２２０℃
実施時間：３０〜１８０秒、好ましくは１２０秒
【００８３】
＜パージ工程（Ｓ３２）の処理条件＞
処理圧力：１０〜１００Ｐａ、好ましくは７０Ｐａ、
Ｎ２ガスの流量：０．５〜２０ｓｌｍ、好ましくは１２ｓｌｍ、
処理温度：１８０〜２５０℃、好ましくは２２０℃
実施時間：３０〜１５０秒、好ましくは６０秒
【００８４】
＜反応ガス供給工程（Ｓ３３）の処理条件＞
処理圧力：１０〜３００Ｐａ、好ましくは１００Ｐａ、
オゾンガスの流量：６〜２０ｓｌｍ、好ましくは１７ｓｌｍ、
Ｎ２ガスの流量：０〜２ｓｌｍ、好ましくは０．５ｓｌｍ、
処理温度：１８０〜２５０℃、好ましくは２２０℃
実施時間：１０〜３００秒、好ましくは１２０秒
【００８５】
＜パージ工程（Ｓ３４）の処理条件＞
処理圧力：１０〜１００Ｐａ、好ましくは７０Ｐａ、
Ｎ２ガスの流量：０．５〜２０ｓｌｍ、好ましくは１２ｓｌｍ、
処理温度：１８０〜２５０℃、好ましくは２２０℃
実施時間：１０〜９０秒、好ましくは６０秒
【００８６】
（昇圧工程（Ｓ４０）、基板搬出工程（Ｓ５０））
ウエハ２００上に所望の厚さの高誘電率膜（ＺｒＯ２膜）を形成した後、ＡＰＣバルブ２３１ａの開度を小さくし、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、プロセスチューブ２０５内（インナチューブ２０４内及びアウタチューブ２０３内）の圧力が大気圧になるまでインナチューブ２０４内にパージガスを供給する（Ｓ４０）。そして、基板搬入工程（Ｓ１０）と逆の手順により、成膜済のウエハ２００をインナチューブ２０４内から搬出する（Ｓ５０）。なお、基板搬出工程（Ｓ５０）においては、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、インナチューブ２０４内にパージガスを供給し続けることが好ましい。
【００８７】
（５）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００８８】
（ａ）本実施形態にかかるインナチューブ２０４の側壁は、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２が、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁と気化ガス噴出口２４８ａとの間の距離Ｌ１よりも長くなるように構成されている。また同様に、インナチューブ２０４の側壁は、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２が、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁と反応ガス噴出口２４８ｂとの間の距離Ｌ１よりも長くなるように構成されている。このように、ウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離を長く確保することにより、ガス流１０の速度が増大している領域をウエハ２００から遠ざけ、ウエハ２００上におけるガス流１０の速度を均一化させることができる。そして、ウエハ２００に供給されるガスの流量を均一化させ、膜厚の均一性を向上させることが可能となる。
【００８９】
（ｂ）また、本実施形態にかかるインナチューブ２０４の側壁は、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２が、ガス排気口２０４ａが開設されていないインナチューブ２０４の側壁（「第２の部位」）とインナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁との間の距離Ｌ３よりも長くなるように構成されている。このように、ウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離を長く確保することにより、ガス流１０の速度が増大している領域をウエハ２００から遠ざけ、ウエハ２００上におけるガス流１０の速度を均一化させることができる。そして、ウエハ２００に供給されるガスの流量を均一化させ、膜厚の均一性を向上させることが可能となる。
【００９０】
（ｃ）また、本実施形態にかかるインナチューブ２０４の側壁は、ガス排気口２０４ａが開設されているインナチューブ２０４の側壁（「第１の部位」）とインナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁との間の距離が、「第２の部位」とインナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁との間の距離Ｌ３よりも長くなるように構成されている。その結果、ウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離を長く確保され、ガス流１０の速度が増大している領域をウエハ２００から遠ざけ、ウエハ２００上におけるガス流１０の速度を均一化させることができる。そして、ウエハ２００に供給されるガスの流量を均一化させ、膜厚の均一性を向上させることが可能となる。
【００９１】
（ｄ）また、本実施形態にかかるインナチューブ２０４の側壁は、「第１の部位」の曲率半径が「第２の部位」の曲率半径よりも小さくなるように構成されている。その結果、ウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離を長く確保され、ガス流１０の速度が増大している領域をウエハ２００から遠ざけ、ウエハ２００上におけるガス流１０の速度を均一化させることができる。そして、ウエハ２００に供給されるガスの流量を均一化させ、膜厚の均一性を向上させることが可能となる。
【００９２】
（ｅ）また、本実施形態にかかるインナチューブ２０４の側壁は、「第１の部位」が「第２の部位」よりもインナチューブ２０４の径方向外側（アウタチューブ２０３側）に突出するように構成されている。その結果、ウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離を長く確保され、ガス流１０の速度が増大している領域をウエハ２００から遠ざけ、ウエハ２００上におけるガス流１０の速度を均一化させることができる。そして、ウエハ２００に供給されるガスの流量を均一化させ、膜厚の均一性を向上させることが可能となる。
【実施例】
【００９３】
以下に、本発明の実施例について比較例を交えて説明する。
【００９４】
図１０は、ウエハ２００上に形成された薄膜の膜厚分布の測定結果を示すグラフ図であり、○印は実施例１を、■印は比較例１をそれぞれ示している。図１０の横軸はウエハ２００の中心からの距離を示しており、縦軸はウエハ２００上に形成されたＺｒＯ２膜の膜厚を示している。図１１は、ウエハ上に形成された薄膜の膜厚分布を等高線で示す概略図であり、（ａ）は本発明の実施例１を、（ｂ）は本発明の実施例２を、（ｃ）は比較例１を、（ｄ）は比較例２をそれぞれ示している。
【００９５】
図１０の○印及び図１１（ａ）に示す実施例１では、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２を４８ｍｍとし、ウエハ２００を回転させることなくウエハ２００上にＺｒＯ２膜を形成した。その他の条件は上述の実施形態と同じである。その結果、実施例１におけるＺｒＯ２膜の膜厚はウエハ２００の面内に亘り略均一となった。具体的には、気化ガス噴出口２４８ａ，反応ガス噴出口２４８ｂ側の膜厚が３９．７５Åで最も厚く、最も膜厚の薄い箇所が３１．２２Åであった。なお、ガス排気口２０４ａ側の膜厚は３６．６５Åに留まった。
【００９６】
図１１（ｂ）に示す実施例２では、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２を４８ｍｍとし、ウエハ２００を回転させつつウエハ２００上にＺｒＯ２膜を形成した。その他の条件は実施例１と同じである。その結果、実施例２におけるＺｒＯ２膜の膜厚はウエハ２００の面内に亘りさらに均一となった。具体的には、ＺｒＯ２膜は全体的には緩やかな凸型形状となり、ウエハ２００の外縁部が３４．０３〜３６．６５Åであり、ウエハ２００の中心部が３５．５３Åであり、均一性（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）が±２．９％であった。なお、平均厚さは３５．０８Åであった。
【００９７】
図１０の■印及び図１１（ｃ）に示す比較例１では、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２を１８．５ｍｍとし、ウエハ２００を回転させることなくウエハ２００上にＺｒＯ２膜を形成した。その他の条件は実施例１と同じである。その結果、比較例１におけるＺｒＯ２膜の膜厚はガス排気口２０４ａ側の膜厚が著しく厚くなり、実施例１と比較して不均一となった。具体的には、気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂに付近やウエハ２００中心付近では実施例１と比較してＺｒＯ２膜の膜厚分布に大差はないものの、ガス排気口２０４ａから４０ｍｍ付近の領域からガス排気口２０４ａ側にかけてＺｒＯ２膜の膜厚が急激に上昇し、ＺｒＯ２膜の膜厚は最大で５３．３９Åに達した。なお、最も膜厚が薄い箇所は３０．８８Åであった。かかる測定結果から、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２を例えば４０ｍｍ以上とすることで、ガス流１０の速度が増大している領域をウエハ２００から遠ざけ、膜厚の均一性を向上させることが可能となることが分かる。
【００９８】
図１１（ｄ）に示す比較例２では、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２を１８．５ｍｍとし、ウエハ２００を回転させつつウエハ２００上にＺｒＯ２膜を形成した。その他の条件は比較例１と同じである。その結果、実施例２におけるＺｒＯ２膜の膜厚は実施例２と比べて不均一となった。具体的には、ＺｒＯ２膜は全体的には明確な凹型形状となり、ウエハ２００の外縁部が３７．０６Åであり、ウエハ２００の中心部が３３．５３Åであり、均一性（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）が±５．１％であった。なお、平均厚さは３４．５９Åであった。
【００９９】
また、本発明の実施例３では、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２を４０ｍｍとした。また、ガス排気口２０４ａが開設されていないインナチューブ２０４の側壁（「第２の部位」）とインナチューブ２
０４内に収納されたウエハ２００の外縁との間の距離Ｌ３を、インナチューブ２０４とボート２１７とが接触しない程度の距離として１３ｍｍとした。また、インナチューブ２０４外壁とアウタチューブ２０３内壁との距離を、インナチューブ２０４とアウタチューブ２０３との間において必要十分なコンダクタンスを確保できる距離とした。また、ウエハ２００の半径を１５０ｍｍとした。係る場合においても、実施例１や実施例２と同様の効果を得られた。
【０１００】
＜本発明の他の実施形態＞
本発明にかかるガス排気口２０４ａは、必ずしも図３に示すような穴形状である場合に限定されず、また、複数枚のウエハ２００のそれぞれに対応する位置（高さ位置）に開設する場合に限定されない。例えば３〜５枚のウエハ２００に対してガス排気口２０４ａを１つ設けるように構成しても良い。なお、係る場合であっても、気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂは、複数枚のウエハ２００のそれぞれに対応する位置（高さ位置）にそれぞれ開設されることが好ましい。
【０１０１】
本発明にかかるガス排気口２０４ａは、必ずしも図３に示すような穴形状である場合に限定されず、例えば、図４に示すようにウエハ２００が積層される方向に沿って開設されるスリット形状であってもよい。
【０１０２】
ガス排気口２０４ａの開口幅は、インナチューブ２０４内のガスの流量分布や速度分布を適正化するように適宜調整することができ、例えば、下部から上部にわたって同一とする場合に限らず、上部から下部に向かうにつれて徐々に小さくしてもよい。図２に例示するように排気管２３１が処理室２０１の下方に設けられている場合には、ガス排気口２０４ａの開口幅を上部から下部に向かうにつれて徐々に小さくすることで、ウエハ２００表面に供給されるガスの流速をウエハ２００間で均一化させることが出来るからである。図１６は、上部から下部に向かうにつれて（すなわち排気管に近づくにつれて）ガス排気口２０４ａの開口幅を徐々に狭くなるようにした場合を例示している。図１６（ａ）に示すガス排気口２０４ａは、上部から下部に向かうにつれて開口幅が連続的に狭まるスリット形状に構成されており、図１６（ｂ）に示すガス排気口２０４ａは、上部から下部に向かうにつれて開口幅が段階的に狭まるスリット形状に構成されており、図１６（ｃ）に示すガス排気口２０４ａは、上部から下部に向かうにつれて開口幅が段階的に狭まる四角穴として構成されており、図１６（ｄ）に示すガス排気口２０４ａは、上部から下部に向かうにつれて開口幅が段階的に狭まる丸穴として構成されている。なお、排気管２３１が処理室２０１の上方に設けられている場合には、ガス排気口２０４ａの開口幅を下部から上部に向かうにつれて徐々に小さくしてもよい。
【０１０３】
図６に示すインナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間のＬ２の距離は、処理炉２０１の上下方向に渡り均一である場合に限定されず、上下方向に渡り変化させても良い。たとえば、排気管２３１が処理室２０１の下方に設けられている場合には、ボート２１７の下方のウエハ２００ほど排気力が強く、膜が厚く形成され易くなると考えられるので、処理炉２０１の下方ほど距離Ｌ２を長く設定してもよい。
【０１０４】
本発明は、インナチューブ２０４に予備室２０１ａが設けられる場合に限定されない。例えば、図６に示すように、インナチューブ２０４に予備室２０１ａが設けられておらず、気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂがインナチューブ２０４に直接設けられることとしてもよい。かかる場合においても、インナチューブ２０４の側壁は、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２が、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁と気化ガス噴出口２４８ａとの間の距離Ｌ１よりも長くなるように構成される。また同様に、インナチューブ
２０４の側壁は、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２が、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁と反応ガス噴出口２４８ｂとの間の距離Ｌ１よりも長くなるように構成される。
【０１０５】
上述の実施形態では液体原料として例えばＴＥＭＡＺｒを用いたが、本発明はかかる形態に限定されない。すなわち、液体原料としてＴＥＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｋｉｓ  Ｅｔｈｙｌ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ａｍｉｎｏ  Ｈａｆｎｉｕｍ）を用いてもよく、また、Ｓｉ原子、Ｈｆ原子、Ｚｒ原子、Ａｌ原子、Ｔａ原子、Ｔｉ原子、Ｒｕ原子、Ｉｒ原子、Ｇｅ原子、Ｓｂ原子、Ｔｅ原子のいずれかを含む他の有機化合物あるいは塩化物を用いてもよい。また、第１の原料ガスとしてＴＥＭＡＺｒを気化させたＴＥＭＡＺｒガスを用いる場合に限定せず、ＴＥＭＡＨを気化させたＴＥＭＡＨガスや、Ｓｉ原子、Ｈｆ原子、Ｚｒ原子、Ａｌ原子、Ｔａ原子、Ｔｉ原子、Ｒｕ原子、Ｉｒ原子、Ｇｅ原子、Ｓｂ原子、Ｔｅ原子のいずれかを含む有機化合物あるいは塩化物を気化或いは分解させた他のガスを用いてもよい。
【０１０６】
上述の実施形態では、反応ガスとしてオゾンガス（酸化剤）を用いたが、オゾンガス以外の酸化剤を用いることとしてもよい。また、反応ガスとして例えばアンモニアなどの窒化剤を用いてもよい。
【０１０７】
上述の実施形態では、ウエハ２００上にＺｒＯ２膜を形成する場合について説明したが、その他、Ｈｆ酸化膜、Ｓｉ酸化膜、ＡＩ酸化膜、Ｔａ酸化膜、Ｔｉ酸化膜、Ｒｕ酸化膜、Ｉｒ酸化膜、Ｓｉ窒化膜、ＡＩ窒化膜、Ｔｉ窒化膜、ＧｅＳｂＴｅ膜のいずれかを形成する場合にも本発明は好適に適用可能である。
【０１０８】
上述の実施形態では、第１の原料ガスとしての気化ガスと第２の原料ガスとしての反応ガスとをウエハ２００上へ交互に供給するＡＬＤ法を用いる場合について説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。すなわち、第１の原料ガスと第２の原料ガスとをウエハ２００上に同時に供給するＣＶＤ法等の他の方法を実施する場合にも好適に適用可能である。また、ウエハ２００上に２数種のガスを供給する場合に限定せず、１種類のガスを供給する場合であっても、また３種類以上のガスを供給する場合であっても好適に適用可能である。
【０１０９】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【０１１０】
本発明の一態様によれば、
基板が収容されるインナチューブと、
前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、
前記インナチューブ内に配設されたガスノズルと、
前記ガスノズルに開設されたガス噴出口と、
前記ガスノズルを介して前記インナチューブ内にガスを供給するガス供給ユニットと、
前記インナチューブの側壁に開設されたガス排気口と、
前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、を備え、
前記基板の外縁と前記ガス排気口との間の距離が、前記基板の外縁と前記ガス噴出口との間の距離よりも長くなるように、前記インナチューブの側壁が構成されている
基板処理装置が提供される。
【０１１１】
好ましくは、
前記インナチューブ内には複数枚の前記基板が水平姿勢で積層された状態で収容され、
前記ガスノズルは前記基板が積層される方向に沿って配設（延在）され、
前記ガス噴出口は前記基板が積層される方向に沿って複数個が開設され、
前記ガス排気口は前記基板を挟んで前記ガス噴出口と対向する位置に開設される。
【０１１２】
好ましくは、
前記ガス排気口は穴形状であって、前記複数枚の基板のそれぞれに対応する位置に開設される。
【０１１３】
好ましくは、
前記ガス排気口はスリット形状である。
【０１１４】
好ましくは、
前記インナチューブの側壁には、前記インナチューブの側壁よりも前記インナチューブの径方向外側に突出した予備室が設けられ、
前記ガスノズルは前記予備室内に配設され、
前記ガス噴出口は、前記インナチューブの側壁よりも前記インナチューブの径方向外側に突出した位置に開設されている。
【０１１５】
好ましくは、
前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記インナチューブ内にガスを供給する際に、前記インナチューブ内の圧力が１０Ｐａ以上７００Ｐａ以下となるように、前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットを制御する。
【０１１６】
本発明の他の態様によれば、
基板が収容されるインナチューブと、
前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、
前記インナチューブ内に配設された複数本のガスノズルと、
前記複数本のガスノズルにそれぞれ開設されたガス噴出口と、
前記複数本のガスノズルを介して前記インナチューブ内にガスを供給するガス供給ユニットと、
前記インナチューブの側壁であって前記基板を挟んで前記複数本のガスノズルと対向する位置に設けられたガス排気部と、
前記ガス排気部の側壁に開設されたガス排気口と、
前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、を備え、
前記基板の外縁と前記ガス排気口との距離が、前記基板の外縁と前記ガス噴出口との間の距離よりも長くなるように、前記ガス排気部の側壁が構成されている
基板処理装置が提供される。
【０１１７】
好ましくは、
前記ガス排気部の側壁の幅が前記複数本のガスノズルにおける両端のガスノズル間の幅よりも広くなるように、前記ガス排気部の側壁が構成されている。
【０１１８】
好ましくは、
前記ガス排気部は、前記インナチューブの側壁よりも前記インナチューブの径方向外側に突出するように設けられ、
前記ガス排気口は、前記インナチューブの側壁よりも前記インナチューブの径方向外側に突出した位置に開設されている。
【０１１９】
本発明の他の態様によれば、
複数枚の基板が水平姿勢で積層された状態で収容されるインナチューブと、
前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、
前記インナチューブ内に前記基板が積層される方向に沿ってそれぞれ配設される第１のガスノズル及び第２のガスノズルと、
前記第１のガスノズル及び前記第２のガスノズルのそれぞれに前記基板が積層される方向に沿って開設された複数個のガス噴出口と、
前記第１のガスノズルを介して前記インナチューブ内に第１の原料ガスを供給し、前記第２のガスノズルを介して前記インナチューブ内に第２の原料ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記インナチューブの側壁であって前記基板を挟んで前記ガス噴出口と対向する位置に開設されたガス排気口と、
前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、
少なくとも２種類のガスを互いに混合させずに前記インナチューブ内に交互に供給するように前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットを制御する制御部と、を備え、
前記基板の外縁と前記ガス排気口との間の距離が、前記基板の外縁と前記ガス噴出口との間の距離よりも長くなるように、前記インナチューブの側壁が構成されている
基板処理装置が提供される。
【０１２０】
好ましくは、
前記基板上に、Ｚｒ酸化膜、Ｈｆ酸化膜、Ｓｉ酸化膜、ＡＩ酸化膜、Ｔａ酸化膜、Ｔｉ酸化膜、Ｒｕ酸化膜、Ｉｒ酸化膜、Ｓｉ窒化膜、ＡＩ窒化膜、Ｔｉ窒化膜、ＧｅＳｂＴｅ膜のいずれかを形成する。
【０１２１】
好ましくは、
前記第１の原料ガスは、Ｓｉ原子、Ｈｆ原子、Ｚｒ原子、Ａｌ原子、Ｔａ原子、Ｔｉ原子、Ｒｕ原子、Ｉｒ原子、Ｇｅ原子、Ｓｂ原子、Ｔｅ原子のいずれかを含む有機化合物あるいは塩化物を気化させたガスである。
【０１２２】
好ましくは、
前記第２の原料ガスは、酸化剤もしくは窒化剤である。
【０１２３】
好ましくは、
前記制御部は、
前記第１の原料ガスを前記インナチューブ内に供給する際に、前記インナチューブ内の圧力が１０Ｐａ以上７００Ｐａ以下となるように、前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットを制御し、
前記第２の原料ガスを前記インナチューブ内に供給する際に、前記インナチューブ内の圧力が１０Ｐａ以上３００Ｐａ以下となるように、前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットを制御する。
【０１２４】
好ましくは、
前記制御部は、
前記第１の原料ガスを前記インナチューブ内に供給する際に、前記インナチューブ内の圧力が２５０Ｐａとなるように、前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットを制御し、
前記第２の原料ガスを前記インナチューブ内に供給する際に、前記インナチューブ内の圧力が１００Ｐａとなるように、前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットを制御する
。
【０１２５】
本発明の他の態様によれば、
基板が収容されるインナチューブと、
前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、
前記インナチューブ内に配設されたガスノズルと、
前記ガスノズルに開設されたガス噴出口と、
前記ガスノズルを介して前記インナチューブ内にガスを供給するガス供給ユニットと、
前記インナチューブの側壁であって前記基板を挟んで前記ガスノズルと対向する位置に開設されたガス排気口と、
前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、を備え、
前記基板の外縁と前記ガス排気口との間の距離が、前記ガス排気口が開設されていない前記インナチューブの側壁（第２の部位）と前記基板の外縁との間の距離よりも長くなるように、前記インナチューブの側壁が構成されている
基板処理装置が提供される。
【０１２６】
好ましくは、
前記ガス排気口が開設されている前記インナチューブの側壁（第１の部位）と前記基板の外縁との間の距離が、前記ガス排気口が開設されていない前記インナチューブの側壁（第２の部位）と前記基板の外縁との間の距離よりも長くなるように、前記インナチューブの側壁が構成されている。
【０１２７】
好ましくは、
前記ガス排気口が開設されている前記インナチューブの側壁（第１の部位）の曲率半径が、前記ガス排気口が開設されていない前記インナチューブの側壁（第２の部位）の曲率半径よりも小さくなるように、前記インナチューブの側壁が構成されている。
【０１２８】
好ましくは、
前記ガス排気口が開設されている前記インナチューブの側壁（第１の部位）が、前記ガス排気口が開設されていない前記インナチューブの側壁（第２の部位）よりも前記インナチューブの径方向外側に突出するように、前記インナチューブの側壁が構成されている。
【０１２９】
本発明の他の態様によれば、
複数枚の基板が水平姿勢で積層された状態で収容されるインナチューブと、
前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、
前記インナチューブ内に前記基板が積層される方向に沿ってそれぞれ配設される第１のガスノズル及び第２のガスノズルと、
前記第１のガスノズル及び前記第２のガスノズルのそれぞれに前記基板が積層される方向に沿って開設された複数個のガス噴出口と、
前記第１のガスノズルを介して前記インナチューブ内に第１の原料ガスを供給し、前記第２のガスノズルを介して前記インナチューブ内に第２の原料ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記インナチューブの側壁であって前記基板を挟んで前記ガス噴出口と対向する位置に開設されたガス排気口と、
前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、
少なくとも２種類のガスを互いに混合させずに前記インナチューブ内に交互に供給する
ように前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットを制御する制御部と、を備え、
前記基板の外縁と前記ガス排気口との間の距離が、前記ガス排気口が開設されていない前記インナチューブの側壁（第２の部位）と前記基板の外縁との間の距離よりも長くなるように、前記インナチューブの側壁が構成されている
基板処理装置が提供される。
【０１３０】
好ましくは、
前記ガス排気口が開設されている前記インナチューブの側壁（第１の部位）と前記基板の外縁との間の距離が、前記ガス排気口が開設されていない前記インナチューブの側壁（第２の部位）と前記基板の外縁との間の距離よりも長くなるように、前記インナチューブの側壁が構成されている。
【０１３１】
好ましくは、
前記ガス排気口が開設されている前記インナチューブの側壁（第１の部位）の曲率半径が、前記ガス排気口が開設されていない前記インナチューブの側壁（第２の部位）の曲率半径よりも小さくなるように、前記インナチューブの側壁が構成されている。
【０１３２】
好ましくは、
前記ガス排気口が開設されている前記インナチューブの側壁（第１の部位）が、前記ガス排気口が開設されていない前記インナチューブの側壁（第２の部位）よりも前記インナチューブの径方向外側に突出するように、前記インナチューブの側壁が構成されている。
【０１３３】
本発明の他の態様によれば、
少なくとも２種類の原料ガスを互いに混合しないように所定回数交互に繰り返して基板表面に供給して、前記基板表面に所定の薄膜を形成する基板処理装置であって、
前記基板が複数枚積層された状態で収容されるインナチューブ及び該インナチューブを取り囲むアウタチューブから構成されたプロセスチューブと、
前記インナチューブ内にガスを供給するガス供給ユニットと、
前記プロセスチューブ内を排気する排気ユニットと、を備え、
前記ガス供給ユニットは、前記インナチューブ内であって前記基板の積層方向に延在し、第１の原料ガスを供給する第１のガスノズル及び第２の原料ガスを供給する第２のガスノズルを少なくとも有し、
前記第１のガスノズル及び前記第２のガスノズルにはそれぞれ長手方向に複数のガス噴出口が開設され、
前記インナチューブの側壁であって前記ガス噴出口と対向する位置にガス排気口が開設され、
少なくとも前記ガス排気口が開設された部位が膨らみを有する基板処理装置が提供される。
【符号の説明】
【０１３４】
１０１    基板処理装置
２００    ウエハ（基板）
２０１    処理室
２０１ａ  予備室
２０３    アウタチューブ
２０４    インナチューブ
２０４ａ  ガス排気口
２０４ｂ  ガス排気部
２０５    プロセスチューブ
２３３ａ  気化ガスノズル
２３３ｂ  反応ガスノズル
２４８ａ  気化ガス噴出口
２４８ｂ  反応ガス噴出口
２８０    コントローラ（制御部）
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図２】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１６】
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